AES加密算法介绍

一、AES简介

AES（Advanced Encryption Standard），即高级加密标准，是一种对称加密算法，被广泛应用于保护敏感信息的安全。以下是对AES加密算法的详细介绍：

二、 基本原理

• 对称加密：AES属于对称加密算法，这意味着加密和解密使用相同的密钥。在加密过程中，明文通过特定的算法和密钥被转换为密文；在解密时，密文再通过相同的密钥和逆算法还原为明文。
• 分组密码：AES是一种分组密码算法，它将明文数据分成固定长度的分组，每个分组独立进行加密处理。AES的分组长度固定为128位，即16个字节。

三、 加密过程

• 字节代换：这是AES加密的第一步，通过一个查找表（S盒），将每个字节替换为另一个字节，从而实现对明文数据的混淆。
• 行移位：对经过字节代换后的4×4字节矩阵的每一行进行循环左移操作，不同行的移动位数不同，以此进一步打乱数据的顺序。
• 列混淆：对矩阵的每一列进行特定的线性变换，使得每一列的数据都与其他列的数据相互关联，增加了密文的复杂性。
• 轮密钥加：将经过前面三步处理后的矩阵与当前轮的轮密钥进行异或操作。AES算法在不同的加密模式下，轮数有所不同，一般情况下为10轮、12轮或14轮。

四、 密钥扩展

• AES算法的密钥长度可以是128位、192位或256位。密钥扩展的目的是从初始的密钥生成在加密过程中每一轮所需要的轮密钥。
• 密钥扩展算法基于一个非线性的变换和循环移位操作，将初始密钥扩展成一个密钥序列，其中每个轮密钥都是这个序列中的一部分。

五、 优点

• 安全性高：AES算法经过了严格的安全性分析和测试，至今尚未发现有效的破解方法，能够有效抵抗多种已知的密码攻击，如差分攻击、线性攻击等。
• 效率高：AES算法在软件和硬件实现上都具有较高的效率，能够快速地完成加密和解密操作，适合于对大量数据进行加密处理。
• 灵活性好：AES支持多种密钥长度，用户可以根据实际需求选择合适的密钥长度，以平衡安全性和性能。

六、应用场景

• 网络通信安全：在互联网通信中，如SSL/TLS协议中常使用AES加密算法来保护数据在网络传输过程中的机密性，防止数据被窃取或篡改。
• 数据存储加密：用于加密存储在硬盘、U盘等存储设备上的敏感数据，如企业的商业机密、个人的隐私数据等，以防止数据在存储介质丢失或被盗时被泄露。
• 金融交易安全：在金融领域，如网上银行、电子支付等业务中，AES加密算法用于保护用户的账户信息、交易数据等，确保金融交易的安全进行。

七、示例算法

• 安装库

 pip install pycryptodome

• AES加密程序：aes_encrypt_hex.py (备注：ECB模式，key:128bits，pad:None )

from Crypto.Cipher import AES  
  
def hex_to_bytes(hex_string):  
    return bytes.fromhex(hex_string.replace(" ", ""))  
  
def encrypt_message_no_padding(message_hex, key_hex)